第1节降低化学反应活化能的酶概要

实验：1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼子内的肉块消失了。背景：当时，许多科学家认为胃对食物的消化方式是研磨，即物理性消化。1、这个实验要解决什么问题？3、是什么物质使得肉块消失了？2、为什么要将肉块放入金属笼内？思考：TheenzymeofwhichreducingchemicalreactionactivationenergyCO2+H2O有机物+O2光能叶绿体:氨基酸多肽(蛋白质）脱水缩合核糖体：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢(cellularmetabolism)。线粒体:有机物+O2CO2+H2O+能量酶酶酶2H2O22H2O+O2↑2KClO32KCl+3O2↑MnO2MnO2比较过氧化氢在不同条件下的分解步骤试管编号1234一H2O2浓度剂量二剂量分解速率气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，在酶的催化下，分解最快。反应条件不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃比较过氧化氢在不同条件下的分解肝脏研磨液为何要用新鲜的？为何要研磨？1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？4、3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行成百上千的化学反应,需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率FeCl3中的Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率阅读教材P79重点概念：自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组keyconcepts:independentvariable、dependentvariable、irrelevantvariable、controlgroup、experimentalgroup试管编号1234H2O2溶液2ml2ml2ml2ml反应条件常温900C水浴加FeCl3溶液加肝脏研磨液分解速率不明显少量较多大量(因变量)对照组实验组(自变量)比较过氧化氢在不同条件下的分解对照实验气泡的产生卫生香复燃不复燃不复燃发亮复燃请举例说明无关变量：H2O2的浓度和用量等等。探究甲状腺激素对动物生长发育的影响：甲组：饲料中添加甲状腺激素乙组：饲料中不添加甲状腺激素实验组：对照组：练习乙组甲组无核部分有核部分能消化吞噬的食物，但不能摄取食物，对外界刺激不再发生反应。照样摄食，对刺激仍有反应，失去的伸缩泡可以再生，能生长和分裂。一段时间后同上无核部分恢复生命活动变形虫去核实验及时植入另一细胞核去核实验组对照组自身前后对照自变量：因变量：有无细胞核生活状况自身前后对照实验前是对照组，实验后是实验组生物实验设计原则：①对照原则②单一变量（单因子）原则验证落叶的分解与土壤中的微生物有关解读实验目的，获知自变量：因变量：设计分组：无关变量：土壤中微生物的有无落叶的分解情况土壤的温度、湿度等等酶为什么能催化化学反应？酶的催化效率为何比无机催化剂高？阅读教材P80重点概念：活化能（keyconcept：activationenergy）反应物产物………………活化能反应时间能量加热无机催化剂酶常态活跃状态0加热是通过加速反应；酶和无机催化剂都是通过而催化，酶比无机催化剂效果更显著,因而催化效率更高。…………………降低化学反应的活化能降低活化能提供能量下图表示某类酶作用的模型。不变H2O2酶H2O2H2O2酶H2O2H2O2酶H2OO2请思考：酶的质量和化学性质在反应前后是否改变？1、关于酶本质的探索历程；2、你能否给“酶”下个完整的定义？阅读教材P81—82巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳酶是蛋白质李比希少数RNA也具有催化功能切郝、奥特曼酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。判断：1、一般来说，活细胞都能产生酶。2、酶是活细胞产生的，并具有催化作用的蛋白质。3、酶在催化过程中提供了反应过程所必需的活化能。4、酶是生物催化剂，它只能在活细胞内起作用。×√××酶与生活1、掌握酶的特性；2、高温、低温、过酸、过碱对酶活性的影响有何不同？3、学习设计实验。学习目标Enzymeproperties3号4号2号1号比较过氧化氢在不同条件下的分解1号和4号对照，说明：3号和4号对照，说明：酶能催化过氧化氢的分解酶的催化具有高效性酶的催化效率为无机催化剂的107-1013倍。一、酶具有高效性（highefficiency）意义：保证了细胞代谢的高效进行。H2O2H2O2H2O2H2O2常温水浴加热无机催化剂酶每一种酶只能催化化学反应。H2O2酶只能催化H2O2这一种物质的分解；蛋白酶只能催化蛋白质这一类物质的水解……一种或一类二、酶具有专一性（specificity）“钥匙——锁”模型意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。实验设计——验证酶的专一性淀粉和蔗糖都是非还原性糖。淀粉在淀粉酶的催化下能水解为麦芽糖。蔗糖在蔗糖酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。请根据以上资料，设计实验方案：experimentaldesign许多无机催化剂能在高温高压或强酸强碱条件下催化化学反应，酶起催化作用需要哪些条件呢？实验探究：影响酶活性(enzymeactivity)的条件(一)探究温度对唾液淀粉酶活性的影响(酶活性：酶对化学反应的催化效率)碘液。看是否变蓝三组，高温，低温和适宜温度1.设计几组实验？选择几个温度？2.如何检测实验结果？用斐林试剂检验可以吗？1号试管实验步骤一二三四五实验现象结论2号试管3号试管向每支试管各加入2滴唾液淀粉酶，振荡向每支试管各加入2mL淀粉溶液变蓝保持0℃冰水中约5min加热至100℃约5min37℃，约5min向每支试管各加入两滴碘液，振荡不变蓝酶的催化需要适宜的温度变蓝(一)探究温度对唾液淀粉酶活性的影响规律总结：解答实验设计题的一般思路？思考：该实验的无关变量有哪些？规律总结：解答实验设计题的一般思路：1、审题目的原理材料2、对照、分组3、观察结果打破砂锅问到底1、第四步调到第二步可以吗？2、使用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响可以吗？3、如果每组的唾液淀粉酶使用1ml，该设计应如何修改？分组编号A1A2B1B2C1C2实验步骤一二三四五实验现象结论淀粉2ml淀粉酶1ml淀粉酶1ml淀粉酶1ml淀粉2ml淀粉2ml冰水浴5min37℃水浴5min沸水浴5minA1与A2号试管混合摇匀B1与B2号试管混合摇匀C1与C2号试管混合摇匀冰水浴5min37℃水浴5min沸水浴5min取出试管分别滴加2滴碘液摇匀观察现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色酶的催化需要适宜的温度。在最适温度的两侧，反应速率都比较，较高的温度容易使酶的遭到破坏而失去。较低的温度则了酶的活性，适当升温可使酶活性恢复，故可在低温下保存酶。慢活性最适温度空间结构抑制每种酶都有自己的动物:35~40℃；植物:40~50℃细菌和真菌:差别较大,有的可达70℃实验探究：影响酶活性(enzymeactivity)的条件（二）探究pH对H2O2酶活性的影响IMN1号试管2号试管3号试管实验步骤一二三四预测现象结论1mLH2O2PH＝2pH＝7pH＝12加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min将带火星的卫生香分别放入试管中无明显变化复燃无明显变化酶的催化需要适宜的PH2mLH2O23mLH2O2找茬：实验探究：影响酶活性(enzymeactivity)的条件（二）探究pH对H2O2酶活性的影响IMN1号试管2号试管3号试管实验步骤一二三四预测现象结论2mLH2O2PH＝2pH＝7pH＝12加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min将带火星的卫生香分别放入试管中无明显变化复燃无明显变化酶的催化需要适宜的PH纠错：2mLH2O22mLH2O2在该实验中温度是无关变量吗？都设置为0℃可以吗？每种酶都有自己的。在最适合的pH下，酶的活性。在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏而失去。最高空间结构活性最适pH唾液pH值:6.2~7.4胃液pH值:0.9——1.5小肠液PH值：7.6例题：将胃液的pH从10降低到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是：A、一直上升B、没有变化C、先升后降D、先降后升B唾液pH值:6.2~7.4胃液pH值:0.9——1.5小肠液PH值：7.6★影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度4、底物浓度2、pH酶促反应速率酶促反应速率底物浓度酶的浓度（底物充足的情况下）（酶的量一定的情况下）需要适宜的温度和pH。，都会使酶的遭到破坏，使酶永久失活；在下，酶的活性明显降低，但不会失活。三、酶的特性1.高效性（highefficiency）2.专一性（specificity）一种酶只能催化一种或一类化学反应3.作用条件比较温和（mildprocessingcondition）过酸、过碱或温度过高空间结构低温一、酶的作用二、酶的本质1、酶能否催化热力学不允许进行的化学反应？2、酶能否改变化学反应的程度？思考：不能不能t1有一种酶促反应P+QR([P]、[Q]、[R]分别代表P、Q、R的浓度)。下图中黑色实线表示在没有酶时此反应的进程。在t1时，将催化此反应的酶加于反应混合物中。图中哪条曲线表示此反应进行过程（）时间[R][P]X[Q]0人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（）A.所吃食物不能消化B.胃没有排空C.吃药使人没有了胃口D.体温超过合适温度，消化酶的活性下降。D教材P86课后练习1、B2、B3、酶的专一性拓展题：（1）A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。（2）（3）加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？（2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（）A.化纤B.纯毛C.纯棉D.真丝（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以加入什么酶？BD脂肪酶同酶不同底物方案二：淀粉+蔗糖酶蔗糖+蔗糖酶用斐林试剂检测方案四：蔗糖+淀粉酶蔗糖+蔗糖酶用斐林试剂检测方案一：淀粉+淀粉酶蔗糖+淀粉酶用斐林试剂检测方案三：淀粉+淀粉酶淀粉+蔗糖酶用碘液或者斐林试剂检测同底物不同酶教学后记1、学生对1号和4号对照，说明什么，3号和4号对照，说明什么，扯不清，不理解。而且从做系统集成来看，对于用纯唾液和稀释10倍的唾液做催化实验，其效果完全相同，说明酶具有高效性也不理解，有人选催化性，有人选专一性。教材课后习题，钥匙—锁模型体现了酶的专一性，学生也判断不了。2、实验设计时，必须给他们时间，让他们讨论，自己设计，讲出来的答案漏洞百出。如果为了赶进度，直接由教师讲过去，做作业时碰到这种实验题了，即使在教师看来很简单，但学生难以下笔。3、为什么上面那条曲线要研究底物充足，而下面这条曲线又是研究酶的用量一定？4、以后可以将问题式教学和启发式教学相揉合。常温水浴加热无机催化剂酶反应条件：实验结果无少量较多大量不复燃气泡：复燃：不剧烈较剧烈最剧烈实验结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样酶底物ABACD酶的质量和化学性质在反应前后是否改变？不变酶底物酶产物产物酶的质量和化学性质在反应前后是